神奇的河豚毒素Tetrodotoxin
河豚毒素 Tetrodotoxin 是从有毒河豚内脏中提取的生物碱，分子式C11H17N3O8•1/2 H2O，分子量319.28。河豚毒素毒性极强，它的LD50＝10±0.5μg/kg(ip),相当于氰化钾的1250倍。将河豚毒素注入小鼠腹腔，只需要0.22微克，10分钟左右就能致死。对于一个50公斤的成年人，只需要300微克，就能使之中毒致死。曾一度被认为是自然界中毒性最强的非蛋白类毒素。河鲀毒素的化学性质稳定，一般烹调手段难以破坏。中毒后也缺乏有效的解救措施。河豚毒素纯品的国际市场价每克可达21万美元，具有极高商业价值。
河豚毒素怕碱，在碱性水溶液中，其结构迅速受到破坏，毒性很快就会消失。将河豚毒素加热到200℃，它就会变黑，但不分解，超过220℃炭化，其毒性很快就会消失。
河豚毒素溶于水，因此在生产过程中可以用纯水洗去其中的杂质。但是，倘若从河豚内脏中提取河豚毒素，则又必须通过水来浸泡。只要浸泡一个小时，河豚毒素就能从内脏中跑到水里。根据这个原理，人们应该将“拼死吃河豚”改为“拼洗吃河豚”。
河豚毒素用于疾病治疗。只要以几微克作为人体一次的使用量，它就能在人体内产生高效、特异性功能。如果将河豚毒素开发成药品上市，它在所有的镇痛药中，将是使用剂量最少的药品。
河豚毒素的提取工艺十分复杂。据有关资料介绍，每100公斤河豚卵只能提取1克粗品，而将粗品纯化成精品，其损耗率将是50%。由于河豚毒素得率低微，故全球每年的河豚毒素产量很少，有不少报道说每年只产25克。
河豚毒素的珍贵，不仅在于物以稀为贵，更重要的是在于它的使用价值极高。将1克河豚毒素制成药品后，可以帮助2万名吸毒者戒除毒瘾，或者能让数百名晚期癌患者免受疼痛的煎熬。
由于河豚毒素产量低微，功效奇特，在欧洲市场上，它的广告价位高达每克40万美金，相当于黄金的21333倍。
最奇特的分子
其实，这些动物的毒性并不神秘。在受到威胁时，蝾螈会弓起背部，显露出明显变红的腹部，秘密也就从它们红色的腹部泄露出来。而河豚受惊吓时会抖动自己的皮刺，这些都是在向来犯者发出警告，但一些鲁莽的食肉动物在冒险进攻时总是忽略这一点。
蝾螈的剧毒素由斯坦福大学化学家海利·穆舍和他的研究生于20世纪60年代首次提取出来。当时，他们所在的学校位于乡村，附近池塘有很多蝾螈卵，穆舍发现这些卵能产生少量毒素。起初，穆舍以为这是一种新的毒素。但是不久的实验证实，这种新毒素实际上与从河豚体内提取出来的被称为“东方纯毒素”或“河豚毒素”没什么两样。
到20世纪70年代晚期，人们已经确信蝾螈体内的毒素就是河豚毒素。自那时起，陆续发现含有这种剧毒的生物还有扁虫、鹦嘴鱼、海星、海洋线虫、箭虫、海鞘、神仙鱼、扇蟹、以人工饲养的牡蛎为生的纽形动物虫、梭尾螺以及其他腹足动物，另外还有美国蟾基因缺趾蛙，这种蛙颜色斑驳，是一种热带“毒箭”蛙。最近，人们又发现来自台湾的3种喉盘鱼体内也有河豚毒素。
当20世纪60年代化学家首次揭示了河豚毒素分子结构时，穆舍大为震惊，因为以前还从未发现过与此十分类似的东西。起初，穆舍和他的同事甚至不厌其烦地将河豚毒素的分子按过去既有的标准进行分类，结果发现它既不是生物碱、甾类化合物或碳水化合物，也不是任何常规的氨基酸。它是一种重量轻、呈独特笼形结构的小分子。因此，有专家将其称为“自然界最奇特的分子之一”。
河豚毒素分子主要由3个氮原子组成，它们与氢氧原子形成结构特殊的化合物。一旦进入受害者体内，河豚毒素中的这种特殊结构像盖子或塞子一样凝固在神经轴突的钠离子通道的入口处，以阻碍钠离子透过细胞膜来传导神经的冲动，从而关闭神经系统。这就像一把错误的钥匙紧插在锁孔里一样，河豚毒素分子堵住锁孔，阻止了钠离子快速穿过用以传导神经冲动的细胞膜。
我们经常看到，东方鲀中毒者或被毒性兰鳍章鱼咬伤的游泳者，伤口的周围首先会有刺痛感，这种刺痛感会很快传遍中毒者身体的其他部位，出现发麻和发热的感觉，并伴随阵阵的反胃与战栗。由于河豚毒素不能越过大脑中血液细胞的屏障，因此受害者就会处于大脑清醒的无助状态之中。几小时或几天过后，当河豚毒素最终开放钠离子通道时，大多数受害者已经死亡。
微生物杀手
生物界中如此繁多的生物，怎么会形成看似不大可能，而确实又以相同毒素来自卫的能力呢?1984年，穆舍和来自斯坦福大学的化学家费雷德·福尔曼认为，所有携带河豚毒素的物种都携带有与毒素有关的尚未发现的细菌共生体，也就是说，这是某种或某些神秘的细菌在造毒。当然，起初舆论对这一观点持否定态度。
但随后这一想法得到了一些研究者的支持。日本化学家已经发现了几种能够产生少量河豚毒素的海洋细菌。但实验室里的这些微生物产生的毒素太少，不足以解释河豚以及其他物种产生的河豚毒素的毒性。到20世纪90年代中期，有人还以实验为根据对日本研究者的发现提出了质疑。
许多研究者认为，食物链污染能够解释大量生物体里都含有河豚毒素的现象。他们认为像DDT沿着食物链级级攀升一样，河豚毒素也游历于相互蚕食的生态网络中，更多地集中于最后一级消费者的组织里。这解释了河豚毒素只集中在食肉动物体内的现象。
正当穆舍的细菌共生体的说法就要被否定时，原先持对立观点的两派科学家都从实验中证实了细菌的确能产生河豚毒素。
首先宣布实验结果的是美国和荷兰的研究者。1997年，数以百万计的生活在荷兰库拉索主要港口下游的生物相继大量死亡。为此，美国、荷兰科学家组成联合考察队对此事件进行了调查，结果，考察队从即将死亡的海胆组织中找到了一种细菌，这种细菌的致命武器就是河豚毒素。
与此同时，韩国一些生物学家也找到了无可置疑的事实：河豚毒素源自动物肠道内的“细菌生物加工厂”。他们把从一种毒性最大的河豚肠道中取出的细菌进行培养，结果发现这些细菌的确能够产生河豚毒素，而且它们还拥有新的变种。更可怕的是这些变种有着与携带霍乱的细菌相同的基因。
为了进一步证明穆舍的观点，研究者还必须找到蝾螈以及其他能够产生河豚毒素的非海洋物种细菌。目前，这一领域的大多数科学家相信他们能够如愿以偿。美国南卡罗来那大学的专家盖瑞特·史密斯还认为，从亚洲河豚内脏中发现的细菌杀手与造成荷兰海胆大量死亡的细菌同属一类。
奇妙的共生
现在看来，穆舍关于细菌共生体的说法无疑是正确的。但产生河豚毒素的细菌与它们的寄主是什么关系呢?是和谐相处，还是你死我活呢?史密斯的结论是“毫无疑问，二者兼而有之”。当然，大多数动物，包括海胆和人类都会沦为这些细菌致命毒素的受害者，但有一些动物已经成功地学会与毒素细菌共存了，这不得不让人感到惊讶。
近期日本的研究表明，河豚血液细胞边缘有河豚毒素特有的凝固蛋白，而在马蹄蟹和巫毒蟹体内也发现了同样的蛋白。换句话说，虽然产生河豚毒素的细菌是天生的杀手，但它们在一些海洋和两栖动物体内求生存的目的，可能就是以毒素换取营养——以谋求自由存活在水中，只要条件适宜，它们便能在这些有机物体内生长繁殖。史密斯说：“在河豚肠道内或兰鳍章鱼唾液腺中安家落户，有利于毒素细菌从寄主那里获得食物，但同时它们也为寄主提供了珍贵有效的防御武器。”
细菌为什么要产生河豚毒素还不清楚。有生物学家认为，可能性最大的解释是河豚毒素只不过是普通细菌新陈代谢的副产品而已。如果是这样的话，河豚毒素可怕的毒效纯属偶然。
看来，经过长期的演变，一些动物已经成功地把河豚毒素转变为对付袭击者的毒液或威慑性武器。人类也正在努力利用这一毒素。神经生物学家使用的分子探测器就使用了这种毒素。微量毒液甚至还有治疗作用，美国斯坦福大学神经生物学家已经发现，老鼠被注射少量河豚毒素后，能够避免患由于脑外伤导致的癫痫病。
当然，有的科学家担心河豚毒素可能被恐怖分子利用。因为，生产河豚毒素的细菌比一些恐怖分子培养的微生物更容易提取和培养。因此，像史密斯这样的专家竭力提议“应该对河豚毒素大量生产的条件加以限制”、“恐怖分子利用这些细菌应当引起关注”。
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